巴豆醛(易溶于水的无色或略带黄色液体)
巴豆醛的结构式为CH₃CH=CHCHO,其有顺式和反式两种双键异构体。该品为无色或略带黄色的液体,可燃,有催泪性,露置于空气中或遇光时逐渐变为淡黄色液体,被氧化为巴豆酸。巴豆醛是重要的有机合成中间体,用于制造丁醛、食品防腐剂山梨酸、合成树脂、染料、杀虫剂、选矿用发泡剂、橡胶抗氧化剂等。 2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,巴豆醛在3类致癌物清单中。
巴豆醛
(2E)-but-2-enal
C₄H₆O
70.09
无色或淡黄色液体,有窒息性刺激臭味
0.846 g/cm³
-76.5 °C(197 K)
104.0 °C(377 K)
181 g/l,20 °C
R:11-26-24/25-37/38-41-48/22-50-68
S:1/2-26-28-36/37/39-45-61
有剧毒
13
Crotonaldehyde
O=C/C=C/C
4170-30-3
顺,反-巴豆醛、2-丁烯醛
224-030-0
矿物油纯化溶剂、化工原料
R11 R23 R26 R36 R41 R50 R53 R68 R24/25 R37/38 R48/22
S26 S28 S29 S33 S45 S60 S61 S36/37/39
易燃液体,剧毒品,污染环境
UN 1143 6.1/PG 1
易氧化,易还原,可加成
稳定
强氧化剂、碱类、氧(空气)
阴凉通风,隔绝空气,单独存放
物质性质
物理性质无色透明易燃液体,有窒息性刺激气味。与光或空气接触,变为淡黄色液体,逐渐氧化成巴豆酸,其蒸气为极强的催泪剂。
熔点
沸点
相对密度
折射率
闪点
溶解性易溶于水,可与乙醇、乙醚、苯、甲苯、煤油和汽油等以任何比例互混。
化学性质类别:易燃液体。
毒性分级:高毒。
急性毒性:口服- 大鼠
; 口服- 小鼠爆炸物危险特性:与空气混合可爆。
可燃性危险特性:遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生刺激烟雾。
顺式和反式两种异构体。顺式异色体不稳定。普通商品是反式异构体。
对人体危害:对眼结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激作用。长期接触会引起慢性鼻炎与神经系统机能障碍。
该产品属于剧毒品。
风险术语
R11Highly flammable.
高度易燃。
R26Very toxic by inhalation.
吸入有极高毒性。
R37/38Irritating to respiratory system and skin.
刺激呼吸系统和皮肤。
R41Risk of serious damage to the eyes.
对眼睛有严重伤害。
R48/22Harmful: danger of serious damage to health by prolonged exposure if swallowed.
吞食长期接触严重危害健康。
R50Very toxic to aquatic organisms.
对水生生物有极高毒性。
R68Possible risk of irreversible effects.
可能有不可逆后果的危险。
国家标准
外观:微黄色液体
含量:不小于
水分:不大于
色度:不大于
重组分:不大于
MSDS对环境的影响:
1.健康危害侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
2.健康危害:对眼结膜及上呼吸道粘膜有强烈刺激作用。长期接触引起慢性鼻炎、神经系统机能障碍。
3.实验室监测方法: 空气中:样品用活性炭管收集,再用气相色谱法测定。
色谱/质谱法《水和有害废物的监测分析方法》周文敏等编译
4.环境标准:
前苏联 | 车间空气中有害物质的最高容许浓度 | |
前苏联 | 居民区大气中容许浓度 | |
嗅觉阈浓度 |
对肺部的影响
巴豆醛诱导产生肺癌
亚洲的中国妇女比世界上其他地方患肺癌的比率 高; 在中国,女性肺癌发病率的年龄化标准为
,在新加坡为 ,然而在维也纳地 区及印度、印度尼西亚共和国和俄罗斯等国家患病 率较低[],很明显吸烟不是这 些妇女肺癌患病的主要因素,也不是所谓的不可避 免的二手烟的影响; 在中国的部分地区,特别是在通 风差的、使用固体燃料用来加热的地区,二手烟被认 为是肺癌发生率高的主要原因。然而,一个更普 遍的原因可能是中国的固定式的烹饪方式。多种油 类在经过高温烹饪后产生废气,大量的致癌物质和 毒性物质在废气中被检测出来,包括乙醛、丙烯醛、苯和各种醛类,被国际癌症研究机构定位为人类致 癌物质,经常在家烹饪的女性体内丙烯醛硫醇尿酸、巴豆醛和苯的水平明显较高。检测了暴 露于丙烯醛、巴豆醛、苯等物质的,来自新加坡不沾 烟酒的中国女性体内生物标志的水平,据了解她们 1 周至少在家烹饪 5 次; 结果显示,有规律地经常高 温用油烹饪的中国女性、经常暴露于挥发性毒物和 致癌物质( 如丙烯醛、巴豆醛和苯) 中是引起肺癌的 主要原因。
巴豆醛参与COPD 的形成
COPD 是一种由气 道和肺实质的慢性炎症引起的激进气流限制,表现 医学综述 2016 年 4 月第 22 卷第 7 期 Medical Recapitulate,Apr. 2016,Vol. 22,No. 7 · 9521 · 为巨噬细胞激活、中性粒细胞聚集及细胞损伤。香 烟中含有约 7000 种化合物,包括被认为引起 COPD 炎症的自由基和活性氧。其中水溶性提取物中 的两种不饱和醛类( 丙烯醛和巴豆醛) ,在浓度很小 的情况下就可诱导产生嗜中性粒细胞化学诱导因子 白细胞介素 8 及人类巨噬细胞系 U937 释放多效性炎 性因子。试验结果证实,培养的正常 人类肺纤维母细胞和小气道上皮细胞,被香烟提取物 刺激后能够通过丝裂原活化蛋白激酶 p38 和细胞外 信号调节激酶
依赖的方式释放白细胞介素 8,而 巴豆醛刺激后产生同样效果。研究表明,α,β-不饱和醛( 特别是巴豆醛和丙烯醛) 在香 烟诱导的人类巨噬细胞的激活中起重要作用,同时 香烟诱导人类巨噬样细胞 MonoMac6 释放白细胞介 素 8 和肿瘤坏死因子 α。巴豆醛对肺部影响的作用机制
巴豆醛导致 DNA 损伤
病理状态下的 DNA 损伤在致癌物的产生、老龄化、炎症、糖尿病和精神 疾病的形成过程中发挥重大作用。氧化应激等过程 中,脂质过氧化和糖基化诱导产生内源性醛类,可直 接作用于 DNA,形成醛类衍生 DNA 加合物,从而导 致 DNA 损伤。有学者排除了任何巴豆醛的外 在来源后,仍在人类和啮齿类动物中发现巴豆醛 DNA 加合物。对于这些加合物来说,G→T 的 颠换占主导突变,其次是 G→C 和 G→A 的颠换。研究通过高效液相色谱、薄层色 谱、质谱以及质子核磁共振等最终证实,巴豆醛与脱 氧鸟苷的活性反应结果产生环 1,N2 -DNA 加合物,并且巴豆醛的致基因突变性很可能与此次试验的反 应密切相关。
巴豆醛改变 DNA 产生基因毒性
人类膳食 是不同疾病的形成与发展过程中一大重要影响因素,食物成分中的可食用液体植物油在被油炸过程 中产生的油脂过氧化物是导致自由基形成的一种机 制。这些自由基诱导产生组织损伤,而且在不同病 理状态下机制复杂,包括老化、动脉粥样硬化、大脑 紊乱、癌症、肺部紊乱以及多种脏器的紊乱。
由于人体多种油脂过氧化物产物的可能危害仍存在争 议,选择其中 4 种油脂过氧化物进行研究,分别是丙烯醛、巴豆醛、4-羟基-2-壬烯酸和 4-羟基-1-茚酮。在果蝇中进行的多个化 合物的遗传毒性研究是史无前例的,从实验结果总 结得出,所选的化合物对果蝇体壁细胞均有遗传毒 性并引起基因重组特性,尤其在高浓度时果蝇智能 分析实验结果表现出遗传毒性和引起基因重组的特性; 巴豆醛引起果蝇染色体断裂、显著增加性染色体 控制的隐性性状致死率及染色体相互交换位置; 研究 结果表明,浓度为
的巴豆醛诱导果蝇体壁细胞重组,与果蝇翼点测试 结果一致。巴豆醛对人单核细胞白血病细胞( human monocytic leukemia cell,THP-1) 表达的影响THP-1 从美国型培养菌种集中获得。由于肺泡巨噬细胞在 应答肺部外来物质过程中起着重要的免疫学和炎症 性特性,将修改人类巨噬细胞样的细胞转 录作为目标,从而应对巴豆醛的毒性。用 12-豆蔻 酸-13-乙酸佛波醇处理后,THP-1 细胞分化成类似 于单核源巨噬细胞的巨噬样细胞,这种巨噬样细胞 在形态、膜抗原和受体的表达、致癌基因的表达以 及分泌产物方面与单核源巨噬细胞均具有类似 性。在体内 THP-1 细胞培养分化成巨噬样细 胞,用 12-豆蔻酸-13-乙酸佛波醇处理 24 h 后暴露 于巴豆醛中; 试验结果显示,随着时间的延长不同 基因表 达 增 加,人类巨噬样细胞在暴露于
巴豆醛 6 h 后,342 个基因的表达显著改 变( 173 个基因表达上调,169 个基因表达下调) ; 然 而在 暴 露 于 巴 豆 醛 12 h 后,有 663 个基因的表达显著改变( 304 个基因表达上调, 359 个基因的表达下调) 。巴豆醛对蛋白表达的影响
巴豆醛诱导热激蛋白( heat shock protein,HSP) 72 表达 活性醛类( 如巴豆醛) 被认为是细胞 损害重要的中介物。自从内皮细胞的凋亡被认为是 心血管疾病发病机制的源头,人类在保护内皮细胞 免受氧化应激方面做出许多努力。HSP72 是压力诱 导 HSP70 家族中具有代表性的蛋白,在应对多种压 力源的情况下,它的合成量会增加。研究了巴豆醛对人类脐带血管内皮细胞 HSP72 的上 调效应,研究假定在巴豆醛诱导的细胞凋亡的情况 下 HSP72 蛋白对血管内皮细胞生存发挥重要作用,试验在脐带血管内皮细胞中检测 HSP72 蛋白是否参 与回应了巴豆醛诱导的细胞凋亡; 另外,还研究了热 激因子 1、钙离子和 c-Jun 氨基末端激酶信号通路的 参与; 研究证实了巴豆醛可增加 HSP72 的表达,并且 是通过热激因子 1、钙离子、c-Jun 氨基末端激酶和活 性氧信号通路实现的。
巴豆醛间接调节白细胞介素 8 的释放 白 细胞介素 8 作为一种中性粒细胞趋化因子,由脂多 糖刺激的人类单核细胞上清液中提取,是第一个被 纯化和分子克隆出来的趋化因子。研究发现,吸烟 相关的 COPD 患者支气管肺泡灌洗和唾液中白细胞介素 8 水平的增加与活性中性粒细胞数量的增加相 关。巴豆醛有高选择性的呼吸道毒性,并且可存 留于肺部与肺部细胞作用。气道上皮细胞和肺 泡巨噬细胞是最先接触到挥发性巴豆醛的细胞,被 肺泡毒性物质触发后,这些细胞能够驱动体内免疫 系统释放促炎因子。先前的研究多是集中于巴豆醛 对肺泡巨噬细胞或体内气道上皮细胞的直接作 用,但通过巴豆醛诱导的促炎因子介质的释放也可 能刺激气道上皮细胞释放细胞因子,从而放大炎症 的应答效应。研究了肺泡巨噬细胞和气 道上皮细胞在应答巴豆醛引起的炎症效应时的相互 作用; 为了确定由肺泡巨噬细胞产生的炎性介质对 气道上皮细胞释放白细胞介素 8 的影响,在条件培 养基中培养支气管上皮细胞 BEAS-2B 和人体肺腺 癌上皮细胞 A549,并用巴豆醛刺激肺泡巨噬细胞; 结果表明,在条件培养基中的 BEAS-2B 和 A549 细 胞均检测到了白细胞介素 8 的释放,说明由巴豆醛 刺激肺泡细胞产生的应答效应通过气道上皮细胞释 放白细胞介素 8 水平的增加加以放大; 进一步研究 表明,这种放大效应是通过转录因子核因子 κB 和转 录激活蛋白 1 信号通路实现的,并且在条件培养基 中还涉及肺泡细胞释放肿瘤坏死因子 α 和白细胞介 素 1β。
巴豆醛诱导肺泡巨噬细胞凋亡 凋亡是一种 细胞死亡的生理过程,并且在产生和维持组织体内 平衡中发挥重要作用。肺是暴露于环境抗原和病原 体的重要途径。肺泡巨噬细胞是最先接触到外界粒 子和病原体的细胞,是细胞非特定集群防御细胞中 的重要效应器细胞,对于吸入的外部物质的早期应 答及激活肺部免疫系统至关重要。肺泡巨噬细胞的 主要功能是吞噬空气中的颗粒和入侵的微生物以及 释放白细胞介素 12、肿瘤坏死因子 α、一氧化氮和白 细胞介素 1b 等中介物。在肺部疾病的发展中 肺部细胞凋亡起着重要作用。研究表明,肺泡巨噬 细胞的非正常凋亡与肺部炎症及纤维化有直接关 联,通过研究证实,巴豆醛能诱导肺泡巨 噬细胞 NR8383 细胞的死亡,且巴豆醛引起的细胞毒 性是浓度和暴露时间依赖性的。巴豆醛诱导的肺泡 巨噬细胞死亡的主要原因是凋亡,并且凋亡的诱发 是依赖半胱氨酸级联反应的激活实现的。研究表 明,巴豆醛诱导肺泡巨噬细胞凋亡,且表现在磷脂酰 丝氨酸外表化和 DNA 破碎; 用N-乙酰半胱氨酸、维 生素 C 酸、α-生育酚和过氧化物歧化酶预处理肺泡 巨噬细胞后抑制了巴豆醛诱导的细胞凋亡; 巴豆醛 诱导细胞凋亡同时伴随着活性氧类产生、谷胱甘肽 消耗、线粒体膜电势丢失、线粒体中细胞色素 C 释放、半胱氨酸 3 /7 和半胱氨酸 9 的激活及细胞内钙 离子浓度增高和 p53 基因表达增加等; 通过更进一 步的试验证实,巴豆醛诱导肺泡巨噬细胞凋亡是通 过 细 胞 内 钙 离 子、线 粒 体 和 p53 信 号 通 路 实 现的。
制备方法
制备巴豆醛
由乙醛在碱或阴离子交换树脂催化作用下液相缩合生成丁醇醛,丁醇醛再在稀酸中加热缩合脱水制得。每吨巴豆醛消耗乙醛1405kg、氢氧化钠4.7kg、醛酸4kg。主要用途
有机合成原料,用于制取丁醛、丁醇、2-乙基己醇、山梨酸、3-甲氧基丁醛、3-甲氧基丁醇、丁烯酸、喹哪啶、顺丁烯二酸酐及吡啶系产品。另外,丁烯醛与丁二烯反应可制得环氧树脂原料及环氧增塑剂。与季戊成四醇反应可得到耐热树脂原料。丁烯醛还可用于制取选矿用发泡剂、染料及橡胶抗氧剂、杀虫剂及军用化学品。工业级丁烯醛实际上是反式异构体和顺式异构体组成的混合物
。但顺式异构体不稳定,含量不到1%。[1]物质安全性
毒理学资料及环境行为急性毒性:
(小鼠经口);(兔经皮);,小时(大鼠吸入);人吸入秒,轻度刺激;人吸入分钟,最小中毒浓度(刺激)。刺激性:人经眼:
,引起刺激。家兔经皮开放性刺激试验:,轻度刺激。致突变性:微生物致突变性:鼠伤寒沙门氏菌
。精子形态学:小鼠腹腔。危险特性:易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸的危险。在空气中非常容易氧化生成过氧化物,当受热或撞击、甚至轻微摩擦即可发生爆炸。在火场高温下,能发生聚合反应,使容器破裂。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。
应急处理一、泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗,洗液稀释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内。回收或运至废物处理场所处置。
二、急救措施
皮肤接触:脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:饮足量温水,催吐,用清水或1%硫代硫酸钠溶液洗胃。就医。
灭火方法:尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音,必须马上撤离。灭火剂:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。[2]
三、防护措施
呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩戴自吸过滤式防毒面罩(全面罩)。
眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴橡胶手套。
其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。
1.化工引擎(引用日期:2011-12-03)
2.化工词典(引用日期:2011-12-03)